能源計(jì)量對(duì)交通節(jié)能減排工作的支撐研究

魏銀華

摘 要：隨著人們生活水平的不斷提升，以及環(huán)保意識(shí)的逐步增強(qiáng)，各行各業(yè)力求同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)效益及生態(tài)效益需求，積極建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。信息化技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)在快速發(fā)展的同時(shí)產(chǎn)生了高能耗高污染問題。交通行業(yè)消耗能源量較多，每天會(huì)產(chǎn)生大量的污染物，嚴(yán)重影響了節(jié)能減排工作的落實(shí)。必須采取有效措施減少交通能源消耗量，這既是應(yīng)對(duì)全球氣候變化的需要，也是加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)推進(jìn)綠色高質(zhì)量發(fā)展的需要。能源計(jì)量是一種全新的質(zhì)量檢測技術(shù)，為節(jié)能減排提供了新方法、新工具，利用能源計(jì)量技術(shù)可以促進(jìn)交通節(jié)能減排的精細(xì)化處理，為相關(guān)工作決策提供必要幫助?；诖耍恼路治隽四茉从?jì)量對(duì)交通節(jié)能減排工作的支撐作用，以期為交通行業(yè)的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：能源計(jì)量;交通運(yùn)輸;節(jié)能減排

中圖分類號(hào)：TQ1;F32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）12--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.12.041

能源計(jì)量是一種新型的質(zhì)量技術(shù)，是能源量化管理的一種手段，也是開展節(jié)能減排的重要技術(shù)工具，可以統(tǒng)計(jì)和分析能源消耗與碳排放量數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約目標(biāo)發(fā)揮著重要的保障和支撐作用。

為促進(jìn)城鎮(zhèn)環(huán)境質(zhì)量提升，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)綠色高質(zhì)量發(fā)展，推動(dòng)交通運(yùn)輸業(yè)可持續(xù)發(fā)展，要樹立綠色發(fā)展理念，落實(shí)節(jié)能減排思想，提高節(jié)能減排工作質(zhì)量，解決交通運(yùn)輸環(huán)境污染問題，在增效基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)能減排目標(biāo)，促進(jìn)城市交通綠色發(fā)展。

1 能源計(jì)量在交通節(jié)能減排工作中的應(yīng)用

能源計(jì)量是指在能源使用過程中對(duì)其數(shù)量、質(zhì)量、性能等多種參數(shù)實(shí)施檢測、計(jì)算及度量，是實(shí)施能源統(tǒng)計(jì)的重要技術(shù)基礎(chǔ)[1]。通過改善能源計(jì)量，可以提高能源統(tǒng)計(jì)效率及質(zhì)量，形成最真實(shí)的數(shù)據(jù)臺(tái)賬，對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施綜合分析，為節(jié)能減排工作提供重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對(duì)于交通能源計(jì)量，目前已有工程師成功研制出高精監(jiān)測儀器設(shè)備，以及基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)室檢測數(shù)據(jù)的計(jì)算方法和系統(tǒng)。為提高交通能源監(jiān)測質(zhì)量及交通能耗核算準(zhǔn)確性，工程師采用了包含移動(dòng)無線傳輸、Web Service軟件、互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫等在內(nèi)的綜合性數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，提高了能源計(jì)量設(shè)備檢測效率，實(shí)現(xiàn)了交通能源計(jì)量的信息傳輸、檢測與送檢產(chǎn)品管理的一體化目標(biāo)。

與其他一般的計(jì)量工具相比，能源計(jì)量的復(fù)雜性大幅度提升，且由于能源類型多樣、消耗能源設(shè)備多樣、計(jì)量設(shè)備多樣，給能源計(jì)量工作帶來一定的難度。為提高交通節(jié)能減排效率及質(zhì)量，要改善能量計(jì)量工作，聚焦計(jì)量決策、計(jì)量研究及計(jì)量推廣應(yīng)用等方面，重點(diǎn)內(nèi)容包括計(jì)量理念、計(jì)量規(guī)劃與政策、計(jì)量關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)、計(jì)量大數(shù)據(jù)運(yùn)用。在交通節(jié)能減排領(lǐng)域，能源計(jì)量工作的內(nèi)容還包括人才培養(yǎng)、技術(shù)研發(fā)、市場咨詢與輔助決策等，為建設(shè)經(jīng)濟(jì)性、安全性、高效性、便捷性與綠色性的現(xiàn)代化綜合交通運(yùn)輸體系提供幫助。

2 能源計(jì)量在交通節(jié)能減排中的重點(diǎn)工程

開展城市交通節(jié)能減排工作，要有具備可分析性、可追溯性、可考核性、可分解性、可預(yù)警性與可預(yù)測性等功能的能源計(jì)量統(tǒng)計(jì)監(jiān)測體系作為支撐。該體系由兩個(gè)工程和三個(gè)核心技術(shù)構(gòu)成，兩個(gè)工程是能源計(jì)量統(tǒng)計(jì)監(jiān)測體系的重要組成部分，即：

其一，統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測平臺(tái)。該平臺(tái)的核心技術(shù)體現(xiàn)在交通大數(shù)據(jù)與OBD車輛能耗計(jì)量器具等方面，功能則體現(xiàn)在政策評(píng)價(jià)、微觀監(jiān)測、決策支持以及宏觀分析等方面，為開展交通節(jié)能減排工作提供了便利條件。統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測平臺(tái)能夠全面覆蓋運(yùn)營車輛，具有極高的計(jì)算時(shí)效性與功能擴(kuò)展性，且可核算和分析超過1 000項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，為政府部門開展新能源車補(bǔ)貼、指標(biāo)考核清空、綠色貨運(yùn)激勵(lì)等工作提供系統(tǒng)化支撐[2]。在實(shí)際運(yùn)營期間，統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測平臺(tái)可監(jiān)測車輛并核算總量數(shù)據(jù)，為開展交通節(jié)能減排工作提供數(shù)據(jù)支撐。

其二，交通節(jié)能減排實(shí)驗(yàn)室。根據(jù)交通運(yùn)輸部規(guī)劃要求，各城市要加強(qiáng)公路水路交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，并著手建設(shè)交通節(jié)能減排實(shí)驗(yàn)室。有些城市已經(jīng)建設(shè)了交通環(huán)境在線監(jiān)測點(diǎn)位，實(shí)時(shí)監(jiān)測交通運(yùn)行產(chǎn)生的交通噪聲、PM2.5大氣污染物濃度等多項(xiàng)指標(biāo)，得出用于節(jié)能減排的有效數(shù)據(jù)。

為順利開展交通節(jié)能減排工作，有些城市建設(shè)了交通節(jié)能減排實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室是由交通大氣環(huán)境、交通水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、生態(tài)駕駛、綠色道路材料、移動(dòng)源排放、噪聲和振動(dòng)等專項(xiàng)檢測實(shí)驗(yàn)室組成，檢測設(shè)備采用車載尾氣檢測設(shè)備、氣相色譜儀、離子色譜儀、液相色譜儀等設(shè)備，有的還配備了移動(dòng)環(huán)境監(jiān)測車。

合理利用交通節(jié)能減排實(shí)驗(yàn)室，能夠系統(tǒng)化檢測各交通要素（人、車、路、環(huán)境），得出污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)反映交通污染監(jiān)測效果，并對(duì)檢測結(jié)果作出評(píng)價(jià)，通過交通節(jié)能減排實(shí)驗(yàn)室，交通部門可以準(zhǔn)確獲得交通監(jiān)測數(shù)據(jù)，清晰掌握交通污染狀況，準(zhǔn)確了解交通污染程度，提高當(dāng)?shù)亟煌ú块T的交通監(jiān)測能力，為交通部門研究交通污染規(guī)律、制定環(huán)境保護(hù)政策、實(shí)施交通污染治理聯(lián)防聯(lián)控提供數(shù)據(jù)支撐[3]。

發(fā)揮交通節(jié)能減排實(shí)驗(yàn)室功能，使之達(dá)成以下建設(shè)目標(biāo)：一是決策支持，在規(guī)劃政府戰(zhàn)略、制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、政策措施方面提供質(zhì)量達(dá)標(biāo)的決策支持;二是技術(shù)服務(wù)，具備一定技術(shù)權(quán)威且資質(zhì)過硬，行業(yè)發(fā)展優(yōu)勢顯著，為行業(yè)企業(yè)與國內(nèi)市場提供高質(zhì)量服務(wù);三是科研攻關(guān)，致力于攻克核心技術(shù)，取得科研成果;四是發(fā)展聯(lián)盟，與優(yōu)勢資源聯(lián)合，創(chuàng)建戰(zhàn)略聯(lián)盟，快速擴(kuò)展影響力。

3 能源計(jì)量在交通節(jié)能減排中的核心技術(shù)

能源計(jì)量統(tǒng)計(jì)監(jiān)測體系主要是由兩個(gè)工程和三個(gè)核心技術(shù)構(gòu)成，三個(gè)核心技術(shù)指移動(dòng)源多維感知和協(xié)同技術(shù)、交通能源計(jì)量數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)、交通能耗排放模型技術(shù)。

3.1 移動(dòng)源多維感知和協(xié)同技術(shù)

能源計(jì)量過程中，要計(jì)算和分析不同車輛的碳排放量，因此，要以車輛為基礎(chǔ)，構(gòu)建多維感知和協(xié)同技術(shù)，可以感知和分析多種車輛類型，收集有關(guān)于能量消耗及碳排放的重要參數(shù)。與此同時(shí)，還能夠結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，有序協(xié)同及關(guān)聯(lián)來自多種不同來源的異構(gòu)數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)分析效果[4]。

多維感知和協(xié)同技術(shù)的核心主要包括三個(gè)方面：第一，直接感知能源消耗的相關(guān)指標(biāo);第二，間接感知污染物的相關(guān)指標(biāo);第三，對(duì)多種來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)并完成數(shù)據(jù)融合，例如能耗量、車輛行駛數(shù)據(jù)、交通運(yùn)營特征等。多維感知和協(xié)同技術(shù)可以整合多維異構(gòu)數(shù)據(jù)，達(dá)到數(shù)據(jù)有序關(guān)聯(lián)的目的，將車輛的基本特點(diǎn)作為技術(shù)核心，集聚各類數(shù)據(jù)，打造網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型。

網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型可以融合和匹配不同類型的數(shù)據(jù)，主要包括以下五個(gè)維度：

第一，能源消耗維度，指在車輛運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的能源消耗量，包括瞬間能源消耗量、累計(jì)油量消耗、行駛里程等;

第二，污染物排放維度，指在交通運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種污染物，不同型號(hào)車輛的排放因子、排放物濃度水平、尿素液位及車輛運(yùn)行里程;

第三，運(yùn)營特點(diǎn)維度，指車輛在提供運(yùn)輸服務(wù)時(shí)產(chǎn)生的參數(shù)，例如客運(yùn)和貨運(yùn)的流量參數(shù)和周轉(zhuǎn)量參數(shù);

第四，運(yùn)行工況維度，指車輛在運(yùn)行過程中的具體參數(shù)，例如車輛運(yùn)行速度、車輛運(yùn)行經(jīng)度、車輛運(yùn)行緯度等;

第五，使用者維度，指車輛駕駛?cè)藛T在行駛過程中產(chǎn)生的各項(xiàng)參數(shù)，例如駕駛員年齡、人員性別、駕駛時(shí)間、職業(yè)類型、急加速次數(shù)、急剎車次數(shù)、急加速時(shí)間、急剎車時(shí)間、速度變化頻率等，通過分析多個(gè)維度的數(shù)據(jù)，為節(jié)能減排工作的開展提供數(shù)據(jù)支撐[5]。

3.2 交通能源計(jì)量數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)

數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)要通過與計(jì)量部門展開合作，在質(zhì)量技術(shù)部門的指導(dǎo)下，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)輸企業(yè)計(jì)量管理人員、技術(shù)人員的培訓(xùn)，從源頭幫助企業(yè)建立比較完善計(jì)量檢測體系。特別是能源計(jì)量體系，可以研究出針對(duì)不同發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測設(shè)備，利用實(shí)驗(yàn)室得出多種校正模型，從而提高數(shù)據(jù)檢測水平。

在實(shí)際運(yùn)營中，交通監(jiān)管部門可以利用行業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，融入無線傳輸技術(shù)，構(gòu)建綜合性數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，準(zhǔn)確核算交通行業(yè)運(yùn)營過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，檢測運(yùn)營車輛的能源消耗，完成檢測信息傳輸，讓相關(guān)人員對(duì)交通能源計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)施有效的管理和監(jiān)控，進(jìn)一步完善并提高數(shù)據(jù)監(jiān)測水平，滿足能源計(jì)量工作的要求。

3.3 五層次交通能耗排放模型技術(shù)

在利用移動(dòng)平臺(tái)監(jiān)測及實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測的基礎(chǔ)上，融合大數(shù)據(jù)技術(shù)、仿真技術(shù)多尺度評(píng)估技術(shù)，打造五層次交通能耗排放模型技術(shù)，提高收集和分析交通能耗數(shù)據(jù)的水平。通過多種技術(shù)的融入，可以在節(jié)能減排工作中，從宏觀、中觀、微觀的角度解決節(jié)能減排規(guī)劃問題、節(jié)能減排預(yù)測問題、節(jié)能減排效果評(píng)估問題。

五層次交通能耗排放模型技術(shù)的主要內(nèi)容包括：

第一，從時(shí)間維度出發(fā)，構(gòu)建宏觀核算清單模型。按照車輛具備的物理特征及本地營運(yùn)管理特點(diǎn)，對(duì)機(jī)動(dòng)車實(shí)施有效分類，分析不同車輛型號(hào)的保有量、排放因素、能耗因素、具體行駛總里程，準(zhǔn)確核算能源消耗及碳排放總量。該技術(shù)可以預(yù)估不同時(shí)間角度下的交通能源消耗及排放量，為后續(xù)宏觀工作計(jì)劃的制定提供重要數(shù)據(jù)參考[6]。

第二，從空間角度出發(fā)，構(gòu)建中觀路網(wǎng)評(píng)價(jià)模型。該模型可以根據(jù)城市內(nèi)部不同路段的交通流量，實(shí)時(shí)預(yù)測分析車輛的速度變化情況，簡單分析出在不同路段下及一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的污染物總量，分析出在不同的情景下節(jié)能減排工作的開展方式。

第三，以實(shí)時(shí)交通流量為基礎(chǔ)，構(gòu)建路網(wǎng)能耗排放動(dòng)態(tài)監(jiān)測模型。各異模型可以達(dá)到高分辨率仿真的效果，仿真模擬城市路網(wǎng)某個(gè)路段的交通流量及車輛速度，將其與速度排放因子實(shí)施關(guān)聯(lián)分析，仿真模擬道路網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)能量消耗情況，及時(shí)分析周邊環(huán)境的質(zhì)量水平，為節(jié)能減排策略的制定提供數(shù)據(jù)參考。

第四，從時(shí)空維度出發(fā)，監(jiān)測和分析單個(gè)車輛的能源消耗量及污染排放。將各車輛作為研究對(duì)象，對(duì)車輛實(shí)施多角度感知，分析車輛在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的參數(shù)，并將其與其他不同類型的車輛進(jìn)行聯(lián)合分析，了解動(dòng)態(tài)化角度下不同車輛能源消耗量和碳排放量的具體數(shù)據(jù)，識(shí)別能源消耗過多的車輛，糾正駕駛員的不良駕駛行為[7]。

第五，以區(qū)域角度出發(fā)，構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施能耗排放評(píng)估模型。這一模型將基礎(chǔ)設(shè)施作為基本研究對(duì)象，通過打造仿真模型，可以評(píng)估基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境，提高環(huán)境治理水平。

交通能耗排放高分辨率仿真技術(shù)多尺度評(píng)估技術(shù)需要注意以下幾點(diǎn)：一是提高能源消耗治理效果，確保數(shù)據(jù)具備真實(shí)性;二是具有移動(dòng)的特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)評(píng)估過程中必須結(jié)合區(qū)域維度、路段維度及單車等多個(gè)不同尺度進(jìn)行分析，同時(shí)集合年份、月份、每日不同的時(shí)間實(shí)施監(jiān)測，提高監(jiān)測水平;三是在使用該技術(shù)的過程中，必須敏感地表達(dá)政策實(shí)施前、政策實(shí)施后產(chǎn)生的變化，在模型中融入大量參數(shù)，以交通污染治理決策為主，從多個(gè)角度提高對(duì)政策的敏感性[8]。

4 結(jié)語

綜上所述，積極創(chuàng)建具備環(huán)保功能的現(xiàn)代交通運(yùn)輸體系，不斷優(yōu)化城市交通能源利用率，推動(dòng)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，確保人民群眾身體健康，是現(xiàn)代交通能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。節(jié)能減排是交通能源發(fā)展的重要工作，交通領(lǐng)域的能耗與氣體排放在節(jié)能減排中占據(jù)關(guān)鍵地位。

能源問題及環(huán)境問題是困擾每個(gè)國家的重要問題，也是影響經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的一大因素，必須改變?nèi)撕妥匀恢g存在的矛盾關(guān)系，更好地利用自然生態(tài)優(yōu)勢，推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)模式的形成。

能源計(jì)量能夠提高節(jié)能減排的工作效率以及質(zhì)量，并已在具體工作中廣泛應(yīng)用。城市交通節(jié)能減排的工作重點(diǎn)是強(qiáng)化交通能源計(jì)量，發(fā)現(xiàn)和緩解高能耗，最終實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。能源計(jì)量統(tǒng)計(jì)監(jiān)測體系包括統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測平臺(tái)、交通節(jié)能減排實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的兩個(gè)重點(diǎn)工程，以及包括移動(dòng)源多維感知和協(xié)同技術(shù)、交通能源計(jì)量數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)、五層次交通能耗排放模型技術(shù)在內(nèi)的三種能源計(jì)量核心技術(shù)。通過重點(diǎn)工程和核心技術(shù)的應(yīng)用，分析能源消耗情況，結(jié)合碳排放量的波動(dòng)情況，制定相應(yīng)的節(jié)能減排策略，改善現(xiàn)階段交通行業(yè)的發(fā)展模式。

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